第三章 第三节
用途广泛的金属材料
(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题
1．人类历史上大量生产和使用铁、铝、钛、铜四种金属的时间顺序是( )
A．铜、铁、铝、钛 B．铁、铝、铜、钛
C．铜、铁、钛、铝 D．铁、铜、铝、钛
【解析】 活泼性越强的金属在自然界中往往更易以化合态存在，且因金属离子得电子能力较弱，往往生产和使用的时间就偏晚。Cu、Hg、Ag、Au、Sn、Pb等金属都是最早使用的几种金属，它们要么只以化合态存在，要么熔点很低易冶炼。我国劳动人民在春秋晚期就会炼铁，战国晚期就会炼钢。铝在自然界只以化合态存在，且工业上是通过电解氧化铝获得的，只在近代发明电以后才实现。钛合金尽管有耐腐蚀、熔点高等优良性能，但最大的缺点是提炼比较困难，因为钛在高温下可以与氧、碳、氮及其他许多元素化合，故钛使用很晚。
【答案】 A
2.
纯铁的熔点为1 535 ℃，在高炉中炼铁时，生铁(含碳量较高的合金)在1 200 ℃左右就熔化了，这是因为( )
A．铁的纯度越高熔点越低
B．合金的熔点比其成分物质的熔点高
C．合金的熔点比其成分物质的熔点低
D．在高炉中熔化的过程中发生了化学反应
【解析】 合金的熔点低于其成分物质的熔点，生铁的熔点低是因为Fe与C形成了合金。
【答案】 C
3.
铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是( )
A．不易生锈 B．导电性好
C．密度小 D．强度高
【解析】 镁铝合金强度高，制成的门窗、防护栏等坚硬牢固；密度小，同体积下比较轻，方便运输、搬运；不容易生锈，制成的装潢材料经久耐用。只有导电性好与这方面用途无关。
【答案】 B
4．有资料显示，铝元素在人体内的残留积累量过多后对大脑发育有不良影响，建议多用不锈钢代替铝合金作为材料制作餐厨等日用品。下列说法中不正确的是( )
A．不锈钢中的主要元素是镍、铬
B．不锈钢属于铁合金
C．不锈钢是无腐蚀性的
D．不锈钢是绝对不能被腐蚀的
【解析】 不锈钢是含有镍、铬元素的铁合金，主要成分还是铁。不锈钢本身无腐蚀性，耐腐蚀性也很强，但不锈钢也并不是绝对不能被腐蚀的。
【答案】 AD
5．已知下列序数的元素为金属元素，其中属于稀土金属元素的是( )
A．20号 B．31号
C．69号 D．114号
【解析】 57号～71号的镧系元素及21号Sc和39号Y属于稀土金属元素。
【答案】 C
6．现有一块铝铁合金，欲测定其铝的质量分数，切下W g合金，溶于盐酸中，再加入过量NaOH溶液，滤出沉淀，将沉淀在空气中充分灼烧，最后得到W g红棕色粉末。则此合金中铝的质量分数约为( )
A．20% B．30%
C．70% D．80%
【解析】 铝铁合金的转化，最终以Fe2O3形式存在，即m(Al、Fe)＝m(Fe2O3)。
【答案】 B
二、非选择题
7．(2009年合肥高一期末)化学对人类社会进步和发展的贡献之一是发现和研制了各种材料，例如金属就是我们生活中不可或缺的重要材料，根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题：
(1)铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，铜常用于制造货币的原因可能是________(填序号)。
A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，铸造成型
B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀
C．我国较早的掌握了湿法冶炼铜的技术
D．自然界有大量的游离态的铜
(2)钢铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是________(填名称)，铁的氧化物常见的还有________、________(填化学式)。
(3)铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但是该氧化膜易被酸碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
【答案】 (1)ABC
(2)氧化铁 FeO Fe3O4
(3)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
8．下列有关合金的用途是应用了合金的哪些性质？
(1)用钢制造机械
________________________________________________________________________；
(2)用硬铝制造飞机
________________________________________________________________________；
(3)不锈钢器械
________________________________________________________________________；
(4)武德合金制防爆安全装置
________________________________________________________________________。
【解析】 合金的硬度大、熔点低的性质决定了其广泛的用途。保险丝是用武德合金(50%铋、25%铅、12.5%锡和12.5%镉)制成的，熔点只有67 ℃，比组成它的任意一种金属的熔点都低得多。
【答案】 (1)钢的硬度大，有韧性、良好的延展性，弹性和机械性能好 (2)硬铝质轻且坚硬 (3)不锈钢耐腐蚀 (4)武德合金熔点低
9．(能力提高)用定量方法进行实验，测定某铁铝合金中铝的质量分数。实验操作过程如下：称取该合金试样1.0 g，放入烧杯中加足量盐酸，盖上玻璃片，使其充分反应。反应停止，经冷却向其中加入过量NaOH溶液，充分放置后过滤，过滤出的沉淀经洗涤在空气中加热灼烧至恒重，得到固体物1.2 g，试回答：
(1)实验中以玻璃片盖烧杯的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)加入过量NaOH溶液的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)加入NaOH溶液后充分放置的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(4)在空气中将沉淀灼烧的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(5)合金中铝的质量分数为(写出计算式)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)想一想，还可用什么方法来测定Al的质量分数？
【解析】 铁、铝合金中的铁和铝均与盐酸反应，产生的Fe2＋、Al3＋与过量的NaOH反应后，Fe2＋先生成Fe(OH)2沉淀，放置后进一步转化成Fe(OH)3，而Fe(OH)3受热分解后得Fe2O3；Al3＋转化为AlO2－，仍存在于溶液中。沉淀物为Fe(OH)3,1.2 g固体的成分为Fe2O3。
【答案】 (1)防止液体溅出，影响测定结果
(2)使Al完全反应进入溶液和Fe(OH)2分离
(3)使不稳定的Fe(OH)2完全转化为Fe(OH)3
(4)将Fe(OH)3转化为Fe2O3
(5)w(Al)＝
×100%＝16%
(6)方案一：将一定质量的合金溶解于过量的NaOH溶液中，过滤、洗涤、干燥所得固体，最后称量即得Fe的质量，从而求出Al的质量。
方案二：用排水量气法，准确测定一定质量的合金与足量的酸溶液或碱溶液反应放出气体的体积，再进行计算。
课件23张PPT。第三节 用途广泛的金属材料1．了解合金的定义及特性。
2．了解铜合金和钢的分类、组成及用途。
3．初步认识合理使用金属材料的意义。一、常见合金的重要应用
1．合金的定义
合金是指由两种或两种以上的 熔合而成的具有
特性的物质。
2．合金与纯金属的性能差异
(1)硬度
合金的硬度及机械加工性能一般 各成分金属。
(2)熔点
合金的熔点一般 各成分金属。金属(或金属跟非金属)金属高于低于 合金的性质是各成分金属性质的总和吗？
【提示】 合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但一般认为在化学性质上，合金体现的是各成分金属的化学性质。
3．常见的合金
(1)铜合金
①青铜：主要含 、 、
②黄铜：主要含 、 等
③白铜：主要含 、 、 等
(2)钢铜锡铅铜锌铜镍锌二、正确选用金属材料
1．金属材料的分类2．金属材料的正确选用
在进行金属材料选择时，常常要考虑以下几个方面：主要用途、 、
性质(密度、硬度、强度、导电性)、化学性质(对水的作用、耐 性)、价格、加工难度、日常维护等方面。外观物理腐蚀一、常见合金及性能 关于合金下列说法是否正确？
①合金一定含有金属元素。
②合金中可能含有非金属元素。
③合金一定是混合物。
④合金的硬度一般比各成分金属的大。
⑤合金的熔点一般比各成分金属的低。
⑥合金具有许多优良的物理、化学及机械性能。在任何情况下都优于成分金属。⑦合金中成分的含量影响合金的性质。
⑧合金具有各成分金属的化学性质。
[学生交流]
【提示】 除⑥外，其余说法均正确。[归纳小结]
常见的合金及性能 碲锌镉(Te－Zn－Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，
下列有关它的叙述中不正确的是( )
A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔沸点
B．它易导电、导热，具有延展性
C．它的熔沸点比Zn的低
D．它的硬度和强度比Cd的大
【解析】 碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属
特性的合金，只要比例确定，其组成就固定，因而有固定的熔沸点；合
金具有比成分金属低的熔沸点、高的硬度和强度。
【答案】 A下表列出几种金属的资料，利用这些资料回答以下问题。(1)钠质轻而且是良好的导电体，为什么不用它作架空电缆？试举两个理
由。
(2)列举两个理由说明为什么铁常用于建筑大桥？用铁有什么缺点？
(3)船的上部多用铝制造而不是铁，试举两个理由解释。
(4)学校颁发的奖杯通常是以铁制造，然后表面镀上一层薄银，为什么？
为何不用银铸造整个奖杯？【解析】 用作架空电缆首先考虑导电性，还要考虑抗腐蚀性、强度、成本
等因素，铁强度高，价格便宜可用于建筑大桥。船的上部分用铝，主要考
虑质量轻，抗腐蚀能力强，奖杯镀银主要是美观、抗腐蚀，纯银会增加成
本。
【答案】 (1)太软，不能抗腐蚀。
(2)铁便宜、坚硬，缺点是抗腐蚀性差。
(3)用铁，一是抗腐蚀性差，二是重量增加会增加动力消耗。
(4)银美观，抗腐蚀，用纯银成本太高。二、正确选用金属材料 假如铝能被开发利用，其有利因素有哪些？
[学生交流]
【提示】 在空气中，铝表面能形成一层致密的氧化物薄膜，可阻止铝进一步氧化。铝对水、浓硝酸有耐腐蚀性能。铝在高温时还原性很强，可用来冶炼高熔点金属。
铝的最大优点是轻盈。现代飞机有70%是铝和铝合金制造的，所以人们称之为“会飞”的金属。铝的导电性仅次于银和铜，常用于制造电线和电缆。在建筑行业，铝门窗、铝梁也应用得十分广泛，日用器皿也有许多是用铝制成的。 一般来说选择金属材料时，从哪些方面考虑？
[师生互动]
【提示】 通常从金属(或合金)的用途，外观，硬度、密度，熔点，导电导热性，耐酸碱性，稳定性，加工难度。维护、价格及对环境的影响等方面考虑来选择最佳材料。
[归纳小结]
正确使用金属材料注意以下方面：
(1)选择金属材料应考虑的因素
①主要用途：材料的用途与材料的性能有很密切的关系。
②外观：不仅要材料本身外观美，还要使材料的外观与周边环境相协调。
③物理性质：物理性质包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电导热性、被水浸润性等。④化学性质：化学性质主要包括在空气、水、阳光、酸、碱、盐等的环境里的化学稳定性。这些性质影响到材料的使用寿命。
⑤价格：考虑价格时要把对材料的基本需求和材料的基本性能放在前面。
⑥加工难度：考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、设备相结合。
⑦日常维护：金属材料耐腐蚀性相对较弱，在选金属材料时必须要考虑到使用后的日常维护问题。
⑧对环境的影响：一是要考虑到在使用材料的过程中，它的反光性、放射 性、产生的噪音等对环境的不利影响；二是要考虑到材料的废弃物对环境有哪些不利影响。要尽量做到避免有关的不利影响。
(2)正确使用金属材料
在使用金属材料时，除注意选择的因素外，还要考虑防止和减缓金属材料的腐蚀。 钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们
具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀
等，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主
要性能，下列用途不切合实际的是( )
A．用来做保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，做钛合金装饰门
【解析】 由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B
正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体
的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其
密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，
D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。
【答案】 A 除以上作用外，钛及其合金还有哪些重要用途？
【提示】 钛还可用于制造深海潜艇、海底石油管道等。【点拨】 1.合金在许多方面优于各成分金属，故合金比纯金属使用更为广泛。
2．合金中各成分金属元素的含量影响着合金的性质，故因含金属成分不同或含量不同，合金的性能也不相同，所以在选材上应当引起注意和重视。1．(2009年安庆高一检测)下列关于合金的叙述中正确的是( )
A．合金是由两种或多种金属熔合而成的
B．日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C．合金在任何情况都比单一金属性能优良
D．商代的司母戊鼎是纯铜打造而成的
【解析】 合金是金属与金属或金属与非金属熔合形成的，A项错误；
在机械加工时，合金的性能一般较单一金属优良，但并不是任何情况都
是，如纯铝导电性比铝合金要强等，司母戊鼎是铜合金制成的，只有B
正确。
【答案】 B2．日常生活中常用铝制炊具，它质轻且坚固耐用，其中的原因是( )A．铝很不活泼，不易与其他物质反应
B．铝虽然很活泼，但是只有在高温下才能与其他物质反应
C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用
D．铝制品表面镀有一层铜，可以保护铝制品
【解析】 铝很活泼，常温下能与氧气反应生成一层致密坚硬的氧化物薄
膜，能阻止铝继续被氧化，故铝有一定的抗腐蚀能力。
【答案】 C3．下列说法正确的是( )
A．所有不锈钢都只含有金属元素
B．我国流通的硬币材质是金属单质
C．广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
【解析】 不锈钢是在普通钢的基础上，加入铬、镍等多种元素炼成的
钢材，其中还含有碳、硅等非金属元素，故A项错误；我国流通的硬币
材质是合金的，故B项错误；广东正在打捞的明代沉船上存在大量陶瓷
餐具，故C项错误；合金的性能(如硬度和强度)优于其成分金属，故D项
正确。
【答案】 D4．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一
种熔合物或冷却后的固体。下表中金属难与表中其他金属形成二元合
金的元素的是( )A.Zn、Fe B．Fe、W
C．Zn、W D．Fe、Ag
【解析】 合金是在熔化状态下形成的一种熔合物。熔点之间相差过大不易形成熔合物。Zn熔点较低，419.5 ℃时熔化，而其他金属还未熔化；而其他金属熔化时，它已汽化；W熔点过高，同样不易熔化。
【答案】 C5．(1)选择填空：将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只选用一次)。
A．质轻 B．延展性好 C．易传热 D．易导电 E．氧化时放热
①太阳能热水器：________；②飞机：________；③焊接铁轨：
________；④电缆：________；⑤铝箔________。
(2)佛山是有色金属之乡，其中铝合金材料的产量约占全国的一半。铝合
金材料属于________(填“纯净物”“混合物”或“单质”)。
【解析】 (1)铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。铝合金硬
度大质轻，是制造飞机的良好材料，铝被氧化时放热可作铝热剂，因而可
用来焊接铁轨。铝用做电缆和铝箔则分别是由于其导电性和延展性。
(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具
有金属特性的物质，因此肯定是混合物。
【答案】 (1)①C ②A ③E ④D ⑤B (2)混合物6．黄铜是铜与锌及少量的锡、铅、铝等形成的合金，其外观和黄金差不多，
现有三种方法区别黄铜和黄金。
方法一：根据黄铜的密度比黄金的密度小，用浮力定律进行区别。
方法二：根据铜能与O2反应，而黄金不与O2反应，利用燃烧的方法加以
区别。
方法三：根据铜能与硝酸反应生成Cu(NO3)2，而黄金不与硝酸反应，利
用硝酸加以区别。你认为哪种方法最简单？________，理由是______。
你还能找出其他的鉴别方法吗？______________________________。
【答案】 (1)方法二 方法一要通过称量、排水等定量方法，操作比较
繁琐；方法三需要硝酸及其他仪器，不易获得；方法二只需一个热源
黄铜中活泼金属可与稀盐酸反应生成H2，而黄金不与盐酸反应；或黄铜
的撞击声清脆，而黄金的撞击声比较低沉等
